(57)【要約】【課題】  泳動粒子の電気泳動を利用した電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置等に於いて、二次凝集、沈澱の防止及び前歴表示画像の消去可能なシステムを構成できる正荷電微粒子の製造を実現する。【解決手段】  本発明に係わるエレクトレット性正荷電微粒子は、高分子微粒子材料に、放射線照射により正孔トラップ（格子欠陥）を作るＳｉＯ２微粒子又は、Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ超微粒子を添加して、懸濁重合法により粒径１〜１０μｍの真球状超微粒子とし、これに５〜２０ｋＧｙの放射線を照射して正電荷を帯電し、ζ電位が＋２０ｍＶ以上の正荷電微粒子を製作する。  このような正荷電微粒子は、高いζ電位のため、粒子間のクーロン力により反発し、外部から交流電界等で攪拌すると容易に二次凝集、沈澱及び前歴表示画像の消去等が可能である。重合による真球状超微粒子は、真球形のため、透明絶縁性液体中で規則的に移動、応答性に優れた正荷電微粒子が実現する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子微粒子材料を重合して製作した真球状超微粒子のコア樹脂に、正孔トラップ（格子欠陥）を作る物質を添加し、これに５〜２０ｋＧｙの放射線を照射して、エレクトレット性正電荷を帯電した微粒子で、コア樹脂を所望の色彩に着色したことを特徴とする正荷電微粒子。
【請求項２】
前記正孔トラップを作る物質は、粒径が０．１μｍ以下のＳｉの酸化物（ＳｉＯ２）系微粒子である。重合時にコア樹脂に０．０１〜１％添加し、粒径１〜１０μｍの真球状超微粒子を製作する。これに放射線を５〜２０ｋＧｙ照射し、エレクトレット性正電荷を帯電させる。コア樹脂を黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等所望の色彩に着色したことを特徴とする請求項１に記載の正荷電微粒子。
【請求項３】
前記正孔トラップを作る物質は、粒径０．０１μｍ以下のアモルファスＳｉの酸化物（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）系超微粒子である。重合時にコア樹脂材料に０．０１〜１％添加し、粒径１〜１０μｍの真球状超微粒子を製作する。これに放射線を５〜２０ｋＧｙ照射し、エレクトレット性正電荷を帯電させる。コア樹脂を黒色に着色したことを特徴とする正荷電微粒子。
【請求項４】
前記正荷電微粒子は、真球状の超微粒子からなり、石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体中で、負電界を印加した場合、短時間で厚み方向に規則的に高速電気泳動し、表示画像の高濃度化を特徴とする請求項１乃至３に記載の正荷電微粒子。
【請求項５】
前記正荷電微粒子は、＋２０ｍＶ以上のζ電位をもち、微粒子同士はクーロン力により反発して、二次凝集及び沈澱等を防止することを特徴とする請求項１乃至４に記載の正荷電微粒子。
【請求項６】
前記正荷電微粒子は、放射線照射量によりζ電位値を自由に制御することを特徴とする請求項１乃至５に記載の正荷電微粒子。
【請求項７】
前記正荷電微粒子は、透明絶縁性液体に分散し、電気泳動現象を利用した透過型電気泳動表示装置、反射型電気泳動表示装置等に使用できることを特徴とする請求項１乃至６に記載の負荷電微粒子。
【請求項８】
前記正荷電微粒子は、負荷電微粒子、無電荷磁性微粒子、無電荷ナノ磁性微粒子等と混合して、電気泳動と磁気泳動とを同時に駆動させることを特徴とする透過型電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置等に使用できる請求項１乃至７に記載の正荷電微粒子。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石油系、シリコーン油系等透明絶縁性液体を媒体とし、電気泳動現象を用いた透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置等において、泳動粒子に関する。更に詳細には、スチレン系、プロピレン系、ポリミイド系、メタアクリル酸エステル系等の高分子微粒子材料に正孔トラップ材料を添加、これをコア樹脂とし、重合法により製作した真球状超微粒子に放射線を照射して、正孔トラップ（格子欠陥）を作り、エレクトレット性正電荷を帯電する透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置用正荷電微粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に表示装置は、１００年の歴史を持つブラウン管（ＣＲＴ）から出発し、蛍光表示管（ＶＦＤ），エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、ライト・エミッタ・ダイオード（ＬＥＤ）表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）等が市販されている。しかし、市販の表示装置は、何れも発光色や透過光を用い、観るための表示装置（透過光）で物質そのものの色を見るため、長時間凝視に耐えるものではない。
最近のＩＴ化の進展と共に、印刷物のような表示特性をもつ、目に優しく、長時間凝視に耐える読むための表示装置（反射光型）の開発が盛んである。特に新聞の電子化技術の進歩は著しく、衛星による配信は、印刷、輸送、配送等の一大改革と共に、紙消費の削減は、森林資源・地球環境保全の貢献が期待されている。また、電子書籍事業も実用化の時代が到達した。【０００３】  このような要求を満たすため、表示装置には、大型で低価格、高精細性、省エネルギー性、高速応答性及びフルカラー性等多くの要求がある。このため粒子系、液晶系、リライタブル・マーキング系等多くの方式が開発されているが、大型化、高精細性には、電気泳動表示装置が理想的な、読むための表示装置の最先端技術と考える。電気泳動表示も、マイクロカプセル中の粒子の厚み方向移動、液中荷電微粒子の媒体面内方向移動によるもの等があるが、書籍の電子的表示や衛星配信による新聞表示のように３００ｄｐｉ以上の高精細性の要求には、真球状荷電微粒子を用いた透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置が最適である。【０００４】  荷電微粒子を電界によって泳動させ、表示または記憶装置に利用する考え方は古くから提案（太田：特許公報昭５０−１５１１５）されたが、荷電微粒子の形状、帯電電位（ζ電位）の小さいこと、泳動粒子の二次凝集、沈澱及び前歴表示画像の消去及び応答時間等多くの技術的問題があり実現できなかった。【０００５】  本格的電気泳動表示法としては、水平移動型電気泳動表示法及び装置の提案（郷田：特開２００１−５６３７３号公報）がある。しかし透明絶縁性液体中に分散された粒子の電気泳動を用い、クロストークの発生を押さえ単純マトリックス駆動法が可能な表示装置であるが、画素毎に、障壁を設けるため、大型の表示装置では、構成が複雑で、二次凝集、沈澱及び前歴表示画像の消去等の解決がされていない。また、泳動粒子の帯電能にも問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  有機材料の帯電機構は複雑で、電子写真の場合、帯電列と電荷制御剤等により製作された摩擦帯電による荷電微粒子（現像剤：トナー、粒径５〜２０μｍ）を用い、３００〜５００ｄｐｉの解像度をもつ。透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置等では、透明絶縁性液体中に荷電微粒子を分散、直流電界を印加し荷電微粒子の電気泳動現象を利用して画像表示を行なう。
このため１〜１０μｍの荷電微粒子の使用ができ、極めて高精細でコントラストの高い電気泳動表示装置が可能となり、将来衛星配信等により受信される電子写真新聞、ＣＤによる書籍等の透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置への可能性が示唆される。しかし、透明絶縁性液体中の泳動粒子は、摩擦等による帯電は不可能で、物性的な強固な帯電電荷の保持が必要である。
【０００７】  透明絶縁性液体中での表示画像の応答性を確保するには、荷電微粒子の媒体中での電気泳動速度υを大きくする必要がある。一般に透明絶縁性液体中における泳動粒子の電気泳動速度υは、クーロン力と透明絶縁性液体の粘性抵抗の関連から次式で表わせる。
υ＝ｑＥ／６πｒθη
ここにｑは粒子の有効表面における荷電量、ｒは粒子の有効半径、θは泳動粒子の形状、表面状態に関する定数、ηは泳動粒子に作用する分散媒体の粘度、Ｅは泳動粒子に作用する電界強度である。このため、電気泳動表示装置に用いる泳動粒子は、先ず大きなζ電位をもつ荷電微粒子であること、形状は透明絶縁性液体中で規則的に高速移動し、高濃度の表示画像を得るため真球状の超微粒子であること。更に二次凝集、沈澱及び前表示画像の消去等のために外力（例えば交流電界等）を加えるには、半永久的に強固に高い帯電電荷を保持すること等が重要がある。このため、泳動粒子は基本的物性を変化して、エレクトレット性帯電をする手段が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  請求項１の発明は、高分子微粒子材料を重合して製作した、真球状超微粒子のコア樹脂に、正孔トラップ（格子欠陥）をつくる物質を添加、これに５〜２０ｋＧｙの放射線を照射し、電子を放出、正孔トラップ（格子欠陥）を作り正帯電させ、物性的に帯電機構を変化して正荷電微粒子をを製作するものである。また、コア樹脂材料を所望の色彩に着色した正荷電微粒子である。
【０００９】  請求項２の発明は、正孔トラップとなる物質は、粒径０．１μｍ以下のＳｉの酸化物系（ＳｉＯ２）の微粒子で、コア樹脂に０．０１〜１％添加し、重合法により１〜１０μｍの真球状超微粒子を作る。これにガンマ線を５〜２０ｋＧｙ照射して正孔トラップを形成、正に帯電したエレクトレット性正荷電微粒子を製作する。コア樹脂を黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等に着色して、モノクロ及びカラー電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置等に用いるものである。ＳｉＯ２は無色透明の材料であるため、着色した正荷電微粒子の色調には問題はない。
【００１０】  請求項３の発明は、正孔トラップとなる物質は、粒径０．０１μｍ以下のアモルファスＳｉの酸化物系（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）超微粒子で、コア樹脂に０．０１〜１％添加し、重合法により粒径１〜１０μｍの真球状超微粒子を作る。これにガンマ線を５〜２０ｋＧｙ照射して正孔トラップを形成、正に帯電したエレクトレット性正荷電微粒子を製作する。アモルファスＳｉの酸化物は、薄い褐色を帯びているため、黒色に着色して黒色正荷電微粒子とする。
【００１１】  請求項４の発明は、この正荷電微粒子は石油系、シリコーン油系等の透明絶縁性液体中で、負直流電界を印加した場合、高い正のζ電位と真球状超微粒子のため、規則的に高速移動し、短時間で応答する透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置用に使用できる正荷電微粒子である。
【００１２】  請求項５の発明は、ζ電位を＋２０ｍＶ以上に帯電すると、正荷電微粒子同士の持つクーロン力により互いに反発し、外力を印加することなく二次凝集及び沈澱を防止することができる。
【００１３】  請求項６の発明は、正荷電微粒子は放射線照射量によりζ電位値を自由に制御することができる。
【００１４】  請求項７の発明は、透明絶縁性液体に分散し電気泳動表示により、透過型電気泳動表示装置及び反射型電気泳動表示装置に使用する正荷電微粒子が製作できる。
【００１５】  請求項８の発明は、正荷電微粒子は、負荷電微粒子、無電荷磁性微粒子、無電荷ナノ磁性微粒子等と混合して、電気泳動表示と磁気泳動表示とを同時に駆動させることができる。モノクロ・カラー表示の透過型電気・磁気泳動表示装置及び反射型電気・磁気泳動表示装置に使用する正荷電微粒子が製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】本発明者等は、電気泳動用微粒子材料を研究する中で、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２）の微粒子または、アモルファスＳｉ酸化物（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）の微粒子に強い放射線を照射すると、正孔トラップ（または格子欠陥）を作り、＋数１００ｍＶに帯電することを発見した。特にＳｉＯ２は無色透明材料で、高分子微粒子材料に添加し着色しても、色調に悪影響を及ぼすことはない。
正孔トラップとなるＳｉＯ２または、Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘを添加したスチレン系、プロピレン系、メタアクリル酸エステル等の高分子微粒子材料を重合して、真球状超微粒子を製作、これに強い放射線照射を行なうと、正電荷を出現し、微粒子全体は正荷電微粒子となる。帯電現象は根本的な物性によるもので、摩擦帯電のように、外因で電荷を消滅するものではない。従って、二次凝集、沈澱及び前歴表示画像の消去など外力（交流電界等）を加えても消滅するものではない。
【実施例】
【００１７】  以下、本発明に係わる放射線照射による正荷電微粒子の実施例を図面によって説明する。
図１は、正荷電微粒子の試作フローチャートである。高分子微粒子材料としてスチレン系、プロピレン系、メタアクリル酸エステル系等のモノマーと、黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色、シアン色等の着色剤及び正孔トラップを作るＳｉの酸化物（ＳｉＯ２）の微粒子または、アモルファスＳｉの酸化物（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）等を混合して原材料とする。
正孔トラップ材料としては、粒径が０．１μｍ以下のＳｉＯ２（水晶またはシリカ微粒子）微粒子を０．０１〜１％添加、又は粒径が０．０１μｍ以下のアモルファスＳｉの酸化物系（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）超微粒子を０．０１〜１％添加する
正孔トラップのアモルファスＳｉの酸化物系（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）超微粒子は、ＳｉＨ４ガスとＮＯガスとを原料に、高周波プラズマ分解により、アモルファスＳｉ薄膜の製作工程で、リアクタの内壁に堆積する超微粒子を用いる。これは、茶褐色のため黒色に着色する。
これら原料を混合均一化し、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等により、造粒、重合、洗浄、乾燥して、粒径が１〜１０μｍの真球状超微粒子を製作する。これに、６０Ｃｏから放出されるガンマ線を、常温で５〜２０ｋＧｙ照射、正荷電微粒子を製作する。
正荷電微粒子の評価はレーザ法により、ζ電位、粒径及び粒径分布の測定を行なう。また透明絶縁性液体としてシリコーン油（粘度２．３ポアズ）に分散、直流電界を印加して、横方向の電気泳動を、厚み方向の表示特性を観測する。【００１８】  図２は、試作した正荷電微粒子の断面の模式図である。高分子微粒子材料にスチレン系樹脂を用い、モノマー・正孔トラップ材・着色剤等を混合、均一化し造粒・懸濁重合して、粒径１〜１０μｍの真球状超微粒子を製作、ガンマ線を照射して正荷電微粒子を製作した。
電子写真等に用いられる現像剤（トナー）は、熱定着のため、軟化点が１６０℃の制限があるが、正荷電微粒子の場合は、軟化点の制約はなく、広く微粒子材料及び着色方法が選択できる。【００１９】  図３は、高分子微粒子材料にスチレン系樹脂と着色剤に黒色を用い、正孔トラップ材料としてＳｉＯ２微粒子を添加して重合した粒径８μｍの真球状超微粒子に、６０Ｃｏから放出したガンマ線を照射した場合の、照射量とζ電位の関係である。◎印は、粒径が０．１μｍのＳｉＯ２単体にガンマ線を照射したの場合、○印は、スチレン系樹脂にＳｉＯ２微粒子を０．１％添加した場合、●印は、スチレン系樹脂にＳｉＯ２微粒子を１％添加した場合の真球状超微粒子にガンマ線を照射した場合の照射量とζ電位の関係である。
ＳｉＯ２単体は、２０ｋＧｙのガンマ線照射に対し、＋２５０ｍＶの高いζ電位を示す。ＳｉＯ２を０．１％添加した真球状超微粒子に、１０ｋＧｙのガンマ線を照射すると＋７０ｍＶ、１％添加した真球状超微粒子に、１０ｋＧｙのガンマ線を照射すると＋１００ｍＶのζ電位がえられる。しかし、大量の放射線照射は、高分子微粒子材料の帯電能を破壊し、却ってζ電位の低下をもたらすため１５ｋＧｙ以下が、また正孔トラップ材料の添加量も、重合時の真球性を害なうため、０．０１％以下が望ましい。【００２０】  図４は、正孔トラップ材料にアモルファスＳｉ系酸化物を添加した真球状超微粒子に、６０Ｃｏから放出したガンマ線を照射した場合の、照射量とζ電位の関係である。◎印は、粒径が０．１μｍ以下のアモルファスＳｉ系酸化物超微粒子単体にガンマ線を照射した場合の照射量とζ電位の関係、○印は、スチレン系樹脂に粒径０．０１μｍのアモルファスＳｉ系酸化物超微粒子を０．１％添加した場合、●印は、スチレン系樹脂にアモルファスＳｉ系酸化物超微粒子を１％添加した場合の照射量とζ電位の関係である。
アモルファスＳｉ系酸化物超微粒子単体は、１０ｋＧｙのガンマ線照射に対し＋１７０ｍＶのζ電位をもち、０．１％添加した場合の正荷電微粒子は、＋８０ｍＶ、１％添加した正荷電微粒子は、＋１５０ｍＶと大きなζ電位をもつ。
大量の放射線照射は、前述と同様に真球状超微粒子の帯電性を破壊し、却ってζ電位の低下をもたらすために１５ｋＧｙ以下が望ましい。
また、アモルファスＳｉ系酸化物超微粒子の添加量も、重合時の真球性を害なうため、０．０５％以下の添加が適量で、正荷電微粒子としては十分な帯電量をもつ。【００２１】  図５は、正荷電微粒子分散材としてシリコーン油系の透明絶縁性液体（粘度２．３ポアズ）を用いた場合の、２０μｍ厚さのポリカーボネートで絶縁した、平板電極間の電気泳動特性を示したものである。電極間隔は４００μｍ、正荷電微粒子は、＋２０ｍＶ、＋６０ｍＶ、＋１００ｍＶのζ電位をもつ正荷電微粒子である。＋１００ｍＶのζ電位をもつ正荷電微粒子の場合、電界強度１０５Ｖ／ｍで応答時間は約４ｍｓｅｃである。低粘性の絶縁性液体の使用により更に応答速度は改善されるものと考える。【００２２】  本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更などをその技術範囲内に包含することは云う迄もない。
【発明の効果】
【００２３】  請求項１によれば、懸濁重合、溶解懸濁重合、乳化凝集及び分散重合等の重合法により製作した微粒子は、小粒径化が容易、粒径分布も狭く、形状も球形化が容易である。特に懸濁重合は、小粒径化、球形化に優れ本件の正荷電微粒子の製作に最適な技術である。高分子微粒子材料を物性的に正帯電化することは困難で、一般に有機材料を放射線で照射し、電子を放出して正孔トラップを作成しても、即座に電子を捕獲して中性を保つ。従って、放射線照射により安定な正孔トラップ（格子欠陥）を作る物質を、真球状超微粒子のコア材料に添加する手法は、正荷電微粒子製作を実現するものである。
【００２４】  請求項２によれば、正孔トラップ材料として、コア樹脂にＳｉの酸化物微粒子（ＳｉＯ２）を添加、重合法により真球状超微粒子を製作、これに放射線照射を施すと優れた正荷電微粒子が製作できる。ＳｉＯ２は無色透明であるため、微粒子材料に添加しても、色調に悪影響を及ぼすものではない。黒色、白色、マゼンタ色、イエロー色及びシアン色等に容易に着色でき、特にカラー表示等に用いる正荷電微粒子には最適な正孔トラップ材料である。
【００２５】  請求項３の発明によれば、正孔トラップ材料としてアモルファスＳｉの酸化物系（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）を用いれば、０．０１μｍと超微粒子のため、重合による真球状超微粒子の製作が容易で、かつ放射線照射により高いζ電位がえられる。しかし、アモルファスＳｉ系酸化物超微粒子は褐色性のため、黒色しか着色し難く、黒色正荷電微粒子となる。
【００２６】  請求項４によれば、石油系、シリコーン油系の透明絶縁性液体に正荷電微粒子を分散し、負の直流電界を印加すると、真球状のため規則的な粒子移動が起り、泳動時間は短時間でかつ、表示画質は、高精細、高濃度、高画質が実現する。
【００２７】  請求項５によれば、正荷電微粒子は＋３０ｍＶ以上のζ電位をもち、正荷電微粒子同志がクーロン力により反発し、電気泳動表示装置の最大の欠点である二次凝集、沈澱の現象の防止及び外力による前歴表示画像の消去の解決に寄与することができる。
【００２８】  請求項６によれば、放射線照射量により、正荷電微粒子のζ電位値を自由に制御できる。
【００２９】  請求項７によれば、石油系、シリコーン油系の透明絶縁性液体に真球状の正荷電微粒子を分散し、負の直流電界を印加すると、真球状超微粒子のため規則的に電気泳動し、応答性は数ｍｓｅｃ、表示画質は高精細、高濃度、高画質が実現する。
【００３０】  請求項８によれば、正荷電微粒子は負荷電微粒子、無電荷磁性微粒子、無電荷ナノ磁性微粒子等の微粒子と混合して、電気泳動と磁気泳動とを同時に駆動させ、透過型電気泳動・磁気泳動表示装置、反射型電気・磁気泳動表示装置及びカラー反射型電気泳動表示装置等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  正荷電微粒子の製作フローチャートである。
【図２】  真球性超微粒子の断面図である。
【図３】  正孔トラップにＳｉＯ２を用いた正荷電微粒子のガンマ線照射量とζ電位の関係である。
【図４】  正孔トラップにアモルファスＳｉ系酸化物系（Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）を用いた正荷電微粒子のガンマ線照射量とζ電位の関係である。
【図５】  正荷電微粒子の電界強度と応答時間の関係である。
【符号の説明】
１・・・・シェル樹脂
２・・・・コア樹脂
３・・・・正孔トラップ材料
（ＳｉＯ２、Ｓｉ：Ｈ：Ｏｘ）
【図１】
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【図２】
2005157232.tif 000004
【図３】
2005157232.tif 000005
【図４】
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【図５】
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